专利名称：一种低丝束线密度聚乳酸烟用丝束及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于烟用过滤嘴丝束的制备技术，具体涉及一种低丝束线密度聚乳酸烟用丝束及其制备方法和应用。
背景技术：
目前，市场上的卷烟滤嘴主要有二醋酸纤维素(醋纤)滤嘴和聚丙烯滤嘴两种。醋纤滤嘴是一种性能优良、应用普遍的过滤嘴，市场占有率在90%左右。它的生产原料木浆来自于优质木材，我国森林资源有限，原料不能自给，目前主要依靠进口，成本较高。另外，醋纤在纺丝的过程中采用溶液纺丝法，需要使用大 量溶剂，既增加成本，又难免对环境造成污染。同时，醋酸纤维素的生物降解过程缓慢，对环境造成的污染正逐步受到重视。更重要的是随着国内烟草企业产量的不断扩大，对醋纤滤棒的需求量也与日俱增，但目前国内的醋纤丝束生产企业并不能完全满足烟草企业的需求，造成醋纤供应紧张的局面，在一定程度上限制了我国烟草行业的进一步发展。丙纤是目前市场上应用的另外一种过滤嘴材料，占我国10%的市场份额。聚丙烯纤维原料相对便宜，具有比较低的价位。但丙纤滤嘴有很多缺点，如丝束强力较大，丝束较难切断，接嘴率低，切口不齐，易爆花散毛，烟气过滤效果差，最重要的是，其烟气吃味未被广泛接受，只能用于一些低档卷烟。此外，聚丙烯是长链碳氢化合物，不能生物降解，对环境造成严重污染。因此国内烟草行业正在逐步淘汰丙纤滤棒。综上所述，目前市场上使用的两种卷烟过滤嘴材料都存在一定弊端，并且随着丙纤滤棒逐步退出市场，醋纤滤棒的供需关系将更加紧张，因此，开发出一种新型烟用过滤嘴材料对我国烟草行业的可持续发展具有重要意义。聚乳酸是一种新型的环保产品，具有良好的循环再生性和生物降解性。它以可再生的植物资源(玉米、小麦、甜菜、大米、土豆、山芋等)以及有机废弃物(玉米芯或其他农作物的根、茎、叶、皮等)为原料，摆脱了对木材和石油资源的依赖，符合国际社会可持续发展的要求。聚乳酸的生产能耗低于聚丙烯及醋酸纤维素，是一种低资源环境负荷的高分子材料。聚乳酸能够完全生物降解，在自然环境中经过一定时间会自然分解为水和二氧化碳，不造成环境污染，产生的二氧化碳通过植物的光合作用得到重新利用，成为一个永恒的、封闭的碳循环系统，是名副其实的“绿色材料”。聚乳酸具有良好的加工性能，可采用一般热塑性塑料的纺丝方法生产聚乳酸丝束，使聚乳酸有望成为制备烟用过滤嘴丝束的合适材料。因此，将聚乳酸用于烟用过滤嘴材料有以下优势(I)节约森林资源和石油资源；
(2)原料丰富，可再生；(3)生物可降解，绿色环保；(4)能源消耗低；(5)聚乳酸纤维具有聚酯结构和大的比表面积，吸附效果良好，能对烟气中的有害物质进行吸附；(6)安全性更高，聚乳酸所使用的原料乳酸是人体内所含有的，对人体没有任何危害；(7)良好的成型加工性，聚乳酸丝束的滤棒成型过程与醋纤、丙纤的成型过程相似，且切割性能优于丙纤；
(8)聚乳酸纤维的原料和生产成本低于醋纤，价格上有一定的优势。目前国内已有几篇关于聚乳酸烟用丝束的专利，200610131699.0介绍了将聚乳酸树脂原料纺制成聚乳酸烟用丝束的工艺过程和方法，所纺的丝束线密度3 6ktex，单丝线密度为2 6dtex，200710055310. 3中介绍了聚乳酸烟用丝束经开松、粘合、包裹、切割和后处理制备出聚乳酸烟用滤棒。但这两篇专利中还存在一些不足，聚乳酸滤棒成型是需要使用胶黏剂和增塑剂，在这两篇专利中所用的聚乳酸增塑剂有味、易挥发，影响卷烟感官质量，对于聚乳酸烟用丝束在卷烟上的应用产生较大限制。为了解决这个问题，专利201010151504. 5中提供了一种香烟过滤嘴的制备方法，该方法中将聚乳酸纤维丝束和醋纤丝束混合后制备香烟过滤嘴。但在该专利中没有提到这种聚乳酸丝束的制备方法。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术而研制的一种低丝束线密度聚乳酸烟用丝束及其制备方法和应用，这种聚乳酸丝束可以和相应的醋纤丝束进行混合滤棒成型，同时可以减少醋纤丝束的用量，降低成本，提高滤棒的生物降解性能。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种低丝束线密度聚乳酸烟用 丝束，是由聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒熔融混合制备而成，该丝束的丝束线密度为
0.4-1. 5ktex，单丝线密度为2-6dtex，卷曲数为20-30个/25mm ;所述聚乳酸母粒为左旋体比例为95-99%、熔融指数为2-4g/10min，熔点为163_173°C的聚乳酸母粒。本发明的低丝束线密度聚乳酸烟用丝束是通过以下具体步骤制备而成
1)将左旋体比例为95-99%、熔融指数为2-4g/10min，熔点为163_173°C的聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒分别干燥后至水分小于200ppm ；
2)在200-210°C下将干燥后的上述原料熔融混合、过滤，在210-220°C熔融纺丝，喷丝板孔数为1000-4000，喷丝孔为Y型；
3)采用空气冷却装置对新纺出的丝束进行冷却，将DELION油剂(TAKEM0T00IL&FATCO.，LTD产品)涂覆在丝束表面以消除静电；
4)在卷绕速率为300-600m/min对丝束卷绕后暂存于盛丝桶中；
5)在一定温度的水浴中对丝束进行牵伸，牵伸温度为50-70°C，牵伸倍率为2-2.5 ；
6)对牵伸后的丝束在7-9mm卷曲轮的卷曲机上进行卷曲，卷曲温度为80_90°C，卷曲压力为 20-30N ；
7)卷曲后的丝束烘干定型后得到低丝束线密度的聚乳酸丝束，烘干温度在60-70°C。本发明具有以下优点
I.所得聚乳酸丝束丝束线密度低，为0. 4-1. 5Ktex，可以和醋纤丝束进行混合滤棒成型。其混合机理如下滤棒是由大约总共10000根丝束组成，为了使醋纤和聚乳酸丝束混合做棒，需要将1000-4000根聚乳酸丝束(对应的丝束线密度约为0. 4-1. 5ktex)和6000-9000根的醋纤丝束混合成棒，现有的聚乳酸丝束的总旦为3-6ktex对应的丝束根数都超过了8000根，这样的话，如果和醋纤混合后成棒，聚乳酸丝束占的量太多，所滤棒成型时施加的增塑剂不能使丝束粘合成棒。因此，3-6ktex的聚乳酸丝束不适合和醋纤丝束混合成棒。另夕卜，做这种低丝束线密度的聚乳酸丝束的关键是在卷曲设备上有了改进，就是改进了卷曲辊的宽度，由原来的卷曲辊宽度32-40mm改为7_9mm，所生产的聚乳酸丝束丝束符合混合滤棒成型需要，可以减少醋纤丝束的用量，降低成本，提高滤棒的生物降解性能。2.由于目前还没有找到聚乳酸烟用丝束的专用增塑剂，通过和醋纤丝束混合成棒，可以解决丝束粘结，固化的问题。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例作进一步说明，但本发明的内容并不限于此。实施例I
选用一种左旋体为97%，熔融指数为3g/10min，熔点为170°C的聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒分别干燥至水分小于200卯m。在210°C下将干燥后的上述原料熔融混合、过滤，在215°C熔融纺丝，喷丝板孔数为1000，喷丝孔为Y型。采用空气冷却装置对新纺出的丝束进行冷却，将油剂涂覆在丝束表面以消除静电。在500m/min的卷绕速率下对丝束卷绕后暂存于盛丝桶中。在70°C的水浴中对丝束进行牵伸，牵伸倍率为2. 5。对牵伸后的丝束在窄卷曲轮的卷曲机上进行卷曲，卷曲温度为90°C，卷曲压力为20N。卷曲后的丝束烘干定型后得到单丝线密度为3. 67dtex，丝束线密度0. 43ktex的聚乳酸丝束。将制备的聚乳酸丝束和醋纤丝束在滤棒成型机上分别开松后，将三醋酸甘油酯按丝束重量的8%均匀喷洒到丝束表 面，使醋纤丝束表面形成大量的点状粘合点，随后将聚乳酸丝束与醋纤丝束混合后收拢,通过烟枪部分时被成型纸包裹，形成圆筒状滤条，在刀头部分被分切为一定长度的混合丝束滤棒。将这种混合丝束滤棒接装卷烟，和醋纤滤棒卷烟进行对比，其烟气指标见表I。
权利要求
1.一种低丝束线密度聚乳酸烟用丝束，其特征在于该烟用丝束是由聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒熔融混合制备而成，该丝束的丝束线密度为0. 4-1. 5ktex,单丝线密度为2-6dtex,卷曲数为 20-30 个 /25mm。
2.根据权利要求I所述的低丝束线密度聚乳酸烟用丝束，其特征在于聚乳酸母粒为左旋体比例为95-99%、熔融指数为2-4g/10min，熔点为163_173°C的聚乳酸母粒。
3.—种权利要求I所述的低丝束线密度聚乳酸烟用丝束的制备方法，其特征在于具体步骤如下 1)将左旋体比例为95-99%、熔融指数为2-4g/10min，熔点为163_173°C的聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒分别干燥后至水分小于200ppm ； 2)在200-210°C下将干燥后的上述原料熔融混合、过滤，在210-220°C熔融纺丝，喷丝板孔数为1000-4000，喷丝孔为Y型； 3)采用空气冷却装置对新纺出的丝束进行冷却，将油剂涂覆在丝束表面以消除静电； 4)在卷绕速率为300-600m/min对丝束卷绕后暂存于盛丝桶中； 5)在一定温度的水浴中对丝束进行牵伸，牵伸温度为50-70°C，牵伸倍率为2-2.5 ； 6)对牵伸后的丝束在7-9mm卷曲轮的卷曲机上进行卷曲，卷曲温度为80_90°C，卷曲压力为 20-30N ； 7)卷曲后的丝束烘干定型后得到低丝束线密度的聚乳酸丝束，烘干温度在60-70°C。
4.一种权利要求I所述的低丝束线密度聚乳酸烟用丝束的应用，其特征在于所述低丝束线密度聚乳酸烟用丝束可以和醋纤丝束进行混合滤棒成型，减少醋纤丝束的用量，降低成本，提高滤棒的生物降解性能。
全文摘要
本发明涉及一种低丝束线密度聚乳酸烟用丝束及其制备方法和应用，该聚乳酸烟用丝束是由聚乳酸母粒和二氧化钛增白母粒熔融混合制备而成，其丝束线密度为0.4-1.5ktex，单丝线密度为2-6dtex，卷曲数为20-30个/25mm。该低丝束线密度聚乳酸烟用丝束可以和相应的二醋酸纤维素烟用丝束(醋纤丝束)混合进行滤棒成型，从而降低醋纤丝束的用量，缓解醋纤烟用丝束紧张的局面，降低成本，并保持卷烟的吸味没有太大改变。此外由于聚乳酸具有生物可降解的特点，可减少对环境造成的污染。
文档编号D01F6/92GK102747454SQ20121019624
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者何映鸣, 刘惠民, 包旭东, 杨松, 王晓辉, 王涛, 聂聪, 赵献忠 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院, 江苏天圣达集团无锡新合纤有限公司, 红塔烟草(集团)有限责任公司